Sistema RAID escalonado y método de almacenamiento multimedia,

donde dicho sistema RAID comprende una pluralidad de discos duros que almacenan datos; un controlador que recibe y gestiona órdenes, comprendiendo una estructura de datos central que gestiona el tratamiento de los distintos datos de cada fichero, mapea la ubicación de las partes de los ficheros y actualiza sus punteros; un módulo receptor de peticiones que captura las peticiones de entrada/salida; un módulo de datos que almacena la configuración de tratamiento de los distintos datos de cada tipo de fichero, el mapeado de ficheros y la ubicación física de los ficheros y de los punteros; un módulo de dispersión que analiza la entrada y la divide en diferentes conjuntos de datos para su almacenamiento en los RAIDs; un módulo concentrador que recibe datos y reconstruye la estructura para devolverlos ordenadamente; y un módulo de ejecución que envía los comandos a los RAIDs.

Sistema RAID escalonado y método de almacenamiento multimedia.

Campo de la invención

La presente invención pertenece al campo del almacenamiento de datos.

Estado de la técnica

En la producción, distribución y difusión de imágenes, se generan ficheros de grandes volúmenes de información. Las operaciones sobre este tipo de ficheros imponen restricciones muy estrictas en cuanto a velocidades de reproducción y seguridad en los datos. Para dar respuesta a estas necesidades, el almacenamiento se suele realizar mediante sistemas RAID.

El almacenamiento en los sistemas RAID, Redundant Array of Independent Disks, los datos son distribuidos en varios discos físicos para dotar al sistema de una mayor seguridad o de una mayor velocidad en la transferencia de los datos. Esta agrupación de discos se presenta al sistema operativo como un único disco de forma que las operaciones clásicas de entrada/salida con estos dispositivos, son las mismas que con un único disco físico.

Un sistema RAID puede ser implementado mediante programación o mediante un controlador físico. La mayoría de los sistemas operativos implementan este tipo de almacenamiento mediante programación.

Hay varios tipos de estructuras RAID, las más usadas son:

RAID 0.- El fichero es dividido por bloques y cada bloque es almacenado en un disco diferente. La tasa de transferencia se ve multiplicada por el número de discos en el RAID. No proporciona redundancia con lo que no aporta una mayor seguridad. Para poder realizar un RAID 0 es necesario, al menos, dos discos.

RAID 1.- También llamado disco espejo, el fichero es dividido por bloques los cuales se almacenan en todos los discos. Proporciona una mayor tasa de lectura y la misma tasa de escritura que la estructura RAID 0. Con una configuración de N discos se pueden estropear N-1 discos y los datos serán accesibles. Son necesarios dos discos como mínimo para su implementación.

RAID 5.- Utiliza una función de paridad para dotar de redundancia al almacenamiento. Normalmente, la paridad se efectúa mediante la función OR exclusiva (XOR) y se almacena dicho resultado. Si hay N discos en un RAID 5, la paridad se realizará sobre los N-1 bloques de datos almacenando en el otro disco el bloque de paridad. En caso de fallo en la lectura de un bloque por el mal funcionamiento de uno de los discos que almacenen cualquiera de los N-1 bloques, los datos son extraídos mediante la \hbox{operación inversa de XOR. La paridad se guarda en cualquiera de los discos.}

RAID 1+0.- Combina las estructuras RAID 0 y RAID 1, dotando a la estructura de discos con la velocidad de uno y la seguridad del otro. Consiste en tener dos grupos de RAID 0 en espejo.

RAID 3 y RAID 4.- Similares a RAID 5 pero el almacenamiento de la paridad se realiza siempre en el mismo disco.

RAID 6.- Similar a RAID 5, usa dos funciones de paridad para mantener la redundancia.

Como se puede observar, cada uno de estos sistemas provee de unas determinadas características al material a almacenar. La característica principal de estos sistemas es que proveen de respuesta uniforme al fichero completo.

Los ficheros multimedia se caracterizan por contener datos de distinta importancia para la calidad final de la imagen. En un fichero MPEG2, un error en los datos del vector de movimiento para un macrobloque supone una menor relación señal ruido que si el error se produjera en la diferencia de niveles en un píxel, ya que, el error en los datos del vector de movimiento para un macrobloque afectaría a 64 píxeles y el error en la diferencia de niveles en un píxel afectaría a un único píxel.

Si el error se produjera en las partes significativas del fichero como puedan ser las características de la imagen, el valor de codificación ó las matrices de cuantificación, este error podría imposibilitar la reproducción de la imagen.

Normalmente, los datos más importantes de un fichero suelen ser los que menos ocupan en estos ficheros, de forma que requieren una redundancia elevada pero una velocidad de transferencia reducida, mientras que los valores que menos información aportan a la calidad de la imagen son los que más ocupan y aunque no necesitan de tanta redundancia, su tasa de transferencia ha de ser elevada.

Tal es el caso de la lectura de un fichero cuando existen partes dañadas del mismo En este caso resulta imposible cargar en memoria el fichero por la imposibilidad de lectura de dichos datos, y aunque la probabilidad de error en los discos es baja, el tamaño de estos ficheros hace que no sea despreciable y que se usen sistemas RAID para proteger la integridad de los datos.

Uno de los elementos más importantes de estos ficheros es el puntero que indica la posición sobre la cual se realizan las operaciones de lectura y escritura, cuando se realiza una operación de escritura de N caracteres, esta escritura se realiza desde dicho punto.

De tal forma, para el almacenamiento de estos ficheros, se utiliza el sistema RAID que mejor se adapte a las necesidades de todas las operaciones que se realicen, tratando a los diferentes datos de un mismo fichero de la misma manera, de forma que datos que no necesiten mucha redundancia, están excesivamente redundados y datos que no necesiten un gran velocidad de transferencia, son tratados como los que necesitan un gran ancho de banda.

Era por tanto deseable un método que ajuste las necesidades de almacenamiento a las necesidades reales de cada tipo de dato del propio fichero.

Descripción de la invención

La presente invención propone un método de almacenamiento multimedia que ajusta las necesidades propias de cada tipo de dato en los ficheros multimedia, de tal forma que se proporciona mayor seguridad a los datos más significativos de la imagen y da mayor ancho de banda a los datos que más lo necesiten.

Para ello, el método realiza una división del fichero en diferentes tipos de datos y los almacena cada uno de ellos en su apropiado sistema RAID con el fin de dotar de la velocidad y seguridad necesaria a cada tipo de dato.

Concretamente, el método se basa en una estructura de datos central donde se define la configuración del tratamiento de los datos de cada tipo de ficheros, se mapea la ubicación de las partes que cada uno de los ficheros tiene distribuidas en los diferentes RAIDs, actualiza los punteros para la lectura/escritura de cada uno de los ficheros abiertos en cada uno de los RAIDs y actualiza el puntero para cada uno de los ficheros que implementa entre los diferentes RAIDs con el fin de dotar a los programas que le realizan las llamadas, de las mismas funcionalidades estándar de los procesos de entrada/salida de los discos.

El sistema que ejecutará el método de la presente invención se basa en la integración de los siguientes módulos en el controlador:

• Módulo receptor de peticiones configurado para capturar las peticiones de entrada/salida sobre la unidad lógica de disco en el que esté implantado.

• Módulo de datos configurado para almacenar la configuración de tratamiento, el mapeado de ficheros, la ubicación física de los ficheros y de los punteros.

• Módulo de dispersión configurado para analizar la entrada y dividirla en diferentes conjuntos de datos para su almacenamiento en los RAIDs.

• Módulo concentrador configurado para recibir los datos y reconstruir la estructura para devolverlos en orden.

• Módulo de ejecución configurado para enviar los comandos a los diferentes RAIDs que hay por debajo.

Mediante esta configuración, cuando el controlador recibe las órdenes de entrada/salida sobre el disco lógico que está implementado mediante el módulo receptor de peticiones quien después de consultar las tablas del módulo de datos, envía las peticiones al módulo de dispersión o al concentrador y actualiza los datos de punteros en el módulo de datos.

En caso de ser una tarea de escritura, enviará una petición al módulo de dispersión quien dividirá los datos según las tablas del módulo de datos y llamará al módulo de ejecución tantas veces como procesos de grabación sean necesarios en los RAIDs que hay por debajo.

Si el proceso es de lectura, ejecutará el módulo concentrador que se encargará de solicitar peticiones de lectura al módulo de ejecución y recibirá las diferentes lecturas entregando un flujo de datos...

1. Sistema RAID escalonado, caracterizado porque comprende:

• una pluralidad de discos duros configurados para almacenar datos;

• un controlador configurado para recibir y gestionar órdenes que comprende: